就在張獻忠攻克成都的時候，南京的弘光朝廷詔令原川陝總督樊一蘅仍任原職，又授原大學士王應熊為兵部尚書，總督川湖雲貴四省軍務，楚、鄖、貴、廣悉听其節制，並撥給餉銀三萬兩，賜尚方寶劍便宜行事。
然而王應熊名為督師，卻無師可督，只能散盡家財，招兵數千人，與樊一蘅避居遵義，開府理事，檄傳各州縣舊將會師共舉。
很快，曾英、劉鱗長，以及余大海、李佔春、張天相等諸部皆表示願受其節制，官軍聲勢得以復振，重新擁兵十余萬，並不斷向蜀中反撲，試圖收復失地。
與此同時，坐鎮川北的大順四川節度使，懷仁伯馬科亦率部奪回了順慶，馬科正打算從順慶水陸並進，襲取重慶，阻斷張獻忠與湖廣左良玉的聯系，避免兩軍聯合，然後召集搖黃十三家，走內水向西，逼大西軍退往雲貴山區，從而達到全據川中的目的。
沒想到順慶這邊船只尚未打造完畢，張獻忠已命張能奇率軍三萬前來攻打綿州，意圖攻略漢中，直搗西安。
馬科唯恐綿州有失，遂召集諸將言道︰「川北之地幅員遼闊，我軍兵少，難以守御，然所佔之地不可輕易放棄，本鎮業已馳報陛下，請增援軍！今順慶城防堅固，敵軍不易攻取，故本鎮決定親率三千精銳潛往綿州，救援馬爌！爾等且繼續留守城中，切記若敵軍來攻，只可堅守，不可輕舉妄動！」
諸將齊聲答應，馬科于是帶著三千精騎趁夜悄悄打開城門，往綿州而去。
再說張能奇將三萬精兵分作三路，其中振武將軍洪正隆領兵五千為右翼，走金堂、中江一路向三台；英勇將軍張其在領兵五千為左翼，走什邡、綿竹、安縣一路向江油；他自己則親率兩萬步騎經新都、漢州、德陽、羅江，一路殺向綿州。
馬科的援軍前腳剛入綿州，張能奇的兵馬也緊隨而至。雙方在城下展開激戰，然而一連數日，大西軍卻始終無法攻下城池。
八月二十一日，洪正隆的右翼兵馬由潼川趕至綿州，與張能奇匯合，此時正逢張能奇愛妾生日，張能奇見大軍皆已疲憊不堪，于是下令全軍暫停攻城，就地休整兩日，順便在營中為愛妾慶賀祝壽。
消息很快就由細作傳至城內，馬科得報大喜，卻故意示弱，不開城門，只派少數老弱之兵悄悄縋城而出，掠取糧草物資。
張能奇見馬科連城門也不敢開，以為城中兵少，無力出擊，頓時放心不少，但為了防備大順軍夜里襲營，還是命令洪正隆派兩千人馬埋伏于營寨之外，以防不測。
不想一夜過去相安無事，城中竟是毫無動靜，這下張能奇終于完全放下心來，讓洪正隆將伏兵召回，全軍一齊開懷暢飲，只待次日一鼓作氣，攻克綿州。
哪知到了中午，正當大西軍將士酒足飯飽，昏昏欲睡之際，營寨外忽然殺聲四起，大順軍騎兵在馬科的帶領下，猶如猛虎下山般破寨而入，在慌亂奔逃的人群中亂殺亂砍起來。
大西軍倉促應戰，被打了個措手不及，兵馬死傷不計其數。張能奇一身酒氣，來不及披甲便在親兵的攙扶下提刀上馬，只見四面八方到處都是大順軍，雖張能奇勇猛無敵，可是連殺了許久，卻始終無法擊退敵軍。
就在此危急時刻，忽見寨外煙塵四起，原來是張其在率領的左翼兵馬趕到了。
綿州守將馬爌站在城樓之上，望見大西軍援軍將至，立刻帶著三千兵馬出城攔截。
見馬爌擋住了張其在的援軍，馬科當即舉刀高喊道︰「弟兄們！隨我殺敵！斬首一級者賞銀十兩，生擒張能奇者賞銀五千！」
正所謂重賞之下必有勇夫，大順軍將士頓時勇氣百倍，人人奮勇，個個爭先。盡管張能奇死戰不退，然而戰至日暮時分，在他身旁已然沒剩下多少兵馬了，而大順軍卻是越戰越勇。
洪正隆滿身血污地沖到張能奇面前，向著他高聲大吼道︰「四將軍，快撤吧！再不撤可就要全軍覆沒了！」
「不行！就這麼回去，父王必然降罪于我！大家不許撤，隨我繼續殺敵！」張能奇雖身負多處刀傷，戰馬也已傷重而死，可他卻仍如同瘋子一般，沒有絲毫想退的意思，高舉鋼刀，不管不顧地向前沖去。
情勢萬分危急，洪正隆當機立斷，吩咐眾親兵架起張能奇，強行將他推上馬背，然後護住左右，拼死沖出了重圍。
馬科見張能奇逃遠，並沒有追殺，徑直收兵回城去了。
張能奇身負重傷，在洪正隆和張其在的保護下，一路退至羅江，收攏沿途潰散兵士，只剩八千余人，且多數有傷在身。張能奇見羅江無險可守，乃退往鹿頭關，然後將兵馬交付給張其在和洪正隆，自己單騎趕回成都，向張獻忠稟報。
張獻忠見張能奇重傷在身，並沒有過多苛責，只是囑咐他回去好生休養，並讓醫官前往張能奇府中，以上好的金創藥醫治，然後下令召集眾文武上殿議事。
待文武聚齊殿中，張獻忠掃視一眼眾人，發現所有人皆是面色凝重，一言不發，當即笑著說道︰「你們緊張個屁！虎臣此敗盡在老子預料之中，這小子平日里自以為天下無敵，老子早知他不是馬科的對手，就是想讓這小子受點挫折，以為磨礪！」
張獻忠話音剛落，定國立刻抱拳請命道︰「父王，四弟魯莽，故有此敗！現如今全川皆已歸附，自然不能再讓順軍盤踞于川北！兒臣願領一軍北上，驅逐馬科，一舉拿下漢中！」
不料張獻忠卻是把手一擺，當場拒絕道︰「這些時日老子早就在成都呆膩了！此番老子要御駕親征，定讓那馬科束手就擒！可旺，成都就由你留守監國吧！」
「今時不同往日，軍中能征慣戰之將眾多，父王你又何必親臨險地？刀槍無眼，倘若有個閃失，豈不是悔之晚矣！」定國一听張獻忠要親自出戰，連忙阻止道。
汪兆齡在一旁卻是微微一笑道︰「定國將軍差矣，如今大明已經傾覆，咱們大西軍與李自成之爭，已非平常之爭，乃是國運之爭！漢中乃是巴蜀門戶，咽喉之地，只有拿下漢中，方能夠立于不敗之地，當年劉備與曹操爭奪漢中，劉備亦是傾盡全力，男子當戰，女子當運，方才最終擊敗曹操，全據漢中！王上今日御駕親征，又有何不可？眾將士見王上親臨，必將奮勇爭先，何愁順軍不破，川北不定？」
汪兆齡的話更是讓張獻忠下定了決心，他捋著長髯對定國說道︰「寧宇啊，老子主意已決，就不要再勸了，你且與汪丞相一並留下，輔佐可旺鎮守成都！」
「兒臣遵命。」定國本想再勸，但看張獻忠意志堅定無法更改，也只得無奈退下。
九月初一，張獻忠親率十萬大軍由成都出發，前往與大順軍爭奪川北，吳繼善、龔完敬二人亦隨軍同行，以為軍師。
馬科听聞張獻忠親征，連忙找來馬爌商議，二人議了半天，最終還是決定放棄綿州，一面退過涪江東岸，在梓潼、劍閣一帶重重布防，一面向李自成告急，請求援軍。
張獻忠兵不血刃進入綿州，將其改名為得勝州，正準備渡過涪江追趕馬科，卻有吳繼善前來勸阻道︰「馬科望風而逃，可見其並非勁敵，何必勞動王上御駕？如今川西南皆已平定，只要派遣可旺、定國二位將軍前來，必能馬到成功！當務之急乃是設官撫民，鞏固新佔州縣！綿州此地人杰地靈，王上只須駐兵于此，招賢納士，然後坐看各軍平定川北即可。」
張獻忠听後深以為然，采納其言，派人趕赴成都檄調張可旺和定國前來。
張文秀此前在遂寧駐扎，听聞張能奇兵敗，立刻率兵來援，待他趕到時，張獻忠已然拿下了綿州。見到文秀，張獻忠頗感意外，立馬吩咐他前往收撫附近州縣，並搜尋當地名聲較好的仕宦縉紳，邀請他們出來做官。
文秀領命，分派諸將前往各州縣驅逐大順軍殘部，同時張榜安民，搜求賢能。
當地縉紳見大西軍秋毫無犯，隱隱有王者之師的氣象，又見明室已亡，將來得天下的不是李自成便是張獻忠，但李自成畢竟逼死了崇禎帝，從感情上來說，他們無法接受為此弒君之賊效命，但對于張獻忠，就沒有這麼多顧慮了，于是紛紛歸附至張獻忠麾下。
其中最有名的就是綿州縉紳嚴錫命，此人和吳繼善同是前大學士徐光啟的門生，信奉天主教，本是崇禎十年進士，做過通州知州，因見世道混亂朝不保夕，干脆致仕回家避難。如今听說吳繼善在張獻忠軍中頗受重用，遂前往拜見，請求為他引薦。
吳繼善念及舊情滿口答應，將其引至張獻忠面前，見到張獻忠，嚴錫命開門見山地說道︰「大王，如今崇禎皇帝已死，然民間仍稱今年為崇禎十七年。先前李自成大軍佔據綿州，強迫百姓使用他的甲申歷，稱永昌元年，可又有滿洲皇帝佔了京師，稱順治元年，南京監國的福王又稱監國元年，這天下忽然間冒出了這麼多年號，咱們四川百姓一時竟不知該用哪個？大王既已平定巴蜀，便應早正大位，改元頒歷，使百姓有正朔可奉，此事方是正道。」
張獻忠不禁露出了為難的神情︰「嚴先生，你說的不無道理，但這歷書卻是無人會制，不知你可有中意人選？」
嚴錫命連忙說道︰「大王，制歷乃是西洋人之所長，在下恰好認識兩個洋人正在此地，一個名叫利類思，乃是西洋義大利國西西里島人。一個名叫安文思，乃是南洋呂宋國人。」
張獻忠听後大喜道︰「既有這樣的人，還不速速把他們接來見我！」
利類思和安文思兩名傳教士很快就被請到了張獻忠帳中，張獻忠見二人雖金發碧眼，模樣奇怪，但卻說得一口流利的官話，行為舉止也是彬彬有禮，心中很是喜歡，問他們能否制作歷書，二人也是毫不猶豫地應承下來，隨後又向張獻忠說起天體構造、日月運行等一堆張獻忠聞所未聞之事。
張獻忠听得是雲里霧里，更覺得二人高深莫測，便將他們留下編制歷書，只待平定川北之後，就返回成都，頒行新歷。至于嚴錫命，張獻忠見其文雅恭順，能言善辯，又有舉薦之功，當即許其為宰相。
再說張可旺和定國從成都趕至綿州，張獻忠命二人去攻馬科，又檄傳張文秀、劉進忠攻取順慶，以為策應。
張可旺與定國二人率五萬大軍渡過涪江，連敗馬爌于魏城、梓潼，馬爌敗回劍閣與馬科據險死守。張可旺自領大軍圍攻劍閣，又命定國分兵去取保寧，保寧守軍望風而逃。
保寧失守，馬科當即棄了劍閣，退往廣元，並飛馳向西安告急，請發援兵。
川北各州縣亦紛紛逐殺大順官吏，向大西軍投降，搖黃十三家見民心如此，紛紛主動前來歸附。而張文秀、劉進忠在攻下順慶後，也跟著揮軍北上，與張可旺、定國合兵一處，共同攻打廣元。